有没有只有一个磁极的磁铁？

然而，世界上许多科学家都研究过这个问题。也有一个确定的答案:是。

传统电动力学的一个基本结论是，南北磁极总是成对出现，不存在单一磁极(磁单极子)，但中科院物理所研究员钟芳等人首次证明了磁单极子的存在。这项研究的结果发表在美国出版的《科学》杂志上。

为了追求电磁场的对称性和统一性，世界著名物理学家狄拉克在1931年首次预言了磁单极子的存在。然而，各国科学家至今做了各种努力，仍然缺乏有力的实验证据来证明它的存在。

钟芳是从另一个角度考虑这个问题的:现代物理学尤其是材料科学的飞速发展，导致了晶格倒空的概念；由于晶体具有严格的周期对称性，电子在其中的行为必须用量子力学中的波函数概念来描述。每一个可能的电子占据状态对应于一个倒晶格空间(动量空间)中的波函数。电子的波函数和声波、水波等任何其他波一样具有相干性，其相干模式与晶体材料的结构和磁性有关。当动量空间中的两个波函数具有相同的能量(简并态)时，两个波函数之间的相位差会形成势能奇点。从而导致该点周围电磁场分布的变化。

钟芳等人详细分析了这一动量空间中的BerryPhase，首次提出了一种磁单极存在形式，它本质上对应于倒空间。这个磁单极并不存在于实际空间，而是存在于晶体的动量空间。而且这种磁单极子能量很低，在实验中很容易观察到。最直接的方法是测量磁性晶体中的异常霍尔效应。由于磁单极子的存在，电子的霍尔输运行为受到很大影响，导致反常霍尔系数与晶体的磁化强度成非线性关系，而不是以前预言的线性关系。基于上述理论，钟芳用第一性原理计算方法直接计算了钙钛矿型氧化钌中的反常霍尔系数，并与日本著名实验科学家仓仓春树领导的实验小组测得的实验结果进行了比较，得到了一致的结果。

这一结果可能对超导机制的研究和具有特殊电磁特性的新材料的设计起到直接的理论指导作用。